Basisenheder i International System of Units (SI) er de syv grundlæggende måleenheder for de grundlæggende fysiske størrelser SI. Disse størrelser er længde , masse , tid , elektrisk strøm , termodynamisk temperatur , stofmængde og lysstyrke . Måleenhederne for dem er de grundlæggende SI-enheder - henholdsvis meter , kilogram , sekund , ampere , kelvin , mol og candela [1] [2] .
De grundlæggende SI-enheder er defineret af International Bureau of Weights and Measures (BIPM) . En fuldstændig officiel beskrivelse af de grundlæggende enheder i SI såvel som SI som helhed, sammen med dens fortolkning, er indeholdt i den aktuelle version af SI-brochuren udgivet af BIPM og præsenteret på dets websted [3] .
Tabellen viser alle de grundlæggende SI-enheder sammen med deres definitioner, russiske og internationale betegnelser, fysiske mængder, som de henviser til, samt en kort begrundelse for deres oprindelse.
| Enhed | Betegnelse | Værdi | Definition [4] | Historisk oprindelse, tidligere definitioner |
|---|---|---|---|---|
| Sekund | med s |
Tid | Værdien af den anden indstilles ved at fastsætte den numeriske værdi af frekvensen af den hyperfine spaltning af grundtilstanden for cæsium-133- atomet ved en temperatur på 0 K til nøjagtigt 9192631770 , når den udtrykkes i SI-enheden s −1 , hvilket svarer til Hz [k 1] . | En soldag er opdelt i 24 timer, hver time er opdelt i 60 minutter, hvert minut er opdelt i 60 sekunder. Et sekund er 1 ⁄ (24 × 60 × 60) eller 1/86400 af en soldag. Den moderne definition blev vedtaget på den XIII General Conference on Weights and Measures (CGPM) i 1967. |
| Måler | m m |
Længde | Målerens værdi fastlægges ved at fastsætte den numeriske værdi af lyshastigheden i vakuum til nøjagtigt 299.792.458 , når den udtrykkes i SI-enheden m s −1 [k 2] . | 1 ⁄ 10.000.000 er afstanden fraJordensækvator tilnordpolenpåParismeridian. Den moderne definition blev etableret af XVIICGPMi 1983.
|
| Kilogram | kg kg |
Vægt | Værdien af kilogrammet bestemmes ved at fastsætte den numeriske værdi af Plancks konstant h til nøjagtigt 6,62607015 × 10 −34 , når den er udtrykt i J⋅s. | Massen af en kubikdecimeter ( liter ) rent vand ved 4 ° C og standardatmosfærisk tryk ved havoverfladen . I mere end to hundrede år tjente materialeprøver som standarden for kilogrammet - arkivkilogrammet, derefter den internationale prototype af kilogrammet. |
| Ampere | A A |
Styrken af den elektriske strøm | Værdien af amperen bestemmes ved at sætte den numeriske værdi af den elementære ladning e til 1,602176634 × 10 −19 , når den er udtrykt i coulombs . | Den tidligere definition, går tilbage til den oprindelige: amperen er kraften af en uforanderlig strøm, som, når den passerer gennem to parallelle lige ledere af uendelig længde og et ubetydeligt lille område med cirkulært tværsnit, placeret i vakuum i en afstand af 1 m fra hinanden, ville forårsage på hver sektion af lederen med en længde på 1 m interaktionskraft svarende til 2⋅10 −7 newton . |
| Kelvin | K K |
Termodynamisk temperatur | Værdien af kelvin bestemmes ved at fastsætte den numeriske værdi af Boltzmann-konstanten k til nøjagtigt 1,380649 × 10 −23 , når den udtrykkes i J/K. | I 1967-2019 blev det defineret som 1/273,16 af den termodynamiske temperatur af vandets tredobbelte punkt [k 3] . Kelvin-skalaen bruger den samme pitch som Celsius -skalaen (historisk set 1 ⁄ 100 af forskellen mellem koge- og frysepunkterne for vand ved atmosfærisk tryk), men 0 Kelvin er temperaturen på det absolutte nulpunkt, ikke isens smeltepunkt. Ifølge den moderne definition er nulpunktet på Celsius-skalaen sat således, at temperaturen på vandets tredobbelte punkt er 0,01 °C. Som et resultat forskydes Celsius- og Kelvin-skalaerne med 273,15 [6] : T [°C] = T [ K ] − 273,15. |
| muldvarp | mol mol |
Mængde af stof | En mol indeholder nøjagtigt 6.022 140 76 × 10 23 grundstoffer [k 4] . Dette tal er en fast værdi af Avogadro-konstanten N A , udtrykt i enheder af mol −1 , og kaldes Avogadros tal . | Atomvægt eller molekylvægt divideret med molmassekonstanten, 1 g/mol. I 1971-2019 blev det defineret som mængden af stof i et system indeholdende lige så mange strukturelle elementer, som der er atomer i kulstof-12 med en masse på 12 g. |
| Candela | cd cd |
Lysets kraft | Værdien af candela bestemmes ved at fastsætte den numeriske værdi af lyseffektiviteten af monokromatisk stråling med en frekvens på 540 10 12 Hz til nøjagtigt 683, når den udtrykkes i SI-enheden m −2 kg −1 s 3 cd sr eller cd sr W −1 , hvilket svarer til lm W −1 . | Lysets kraft (eng. Candlepower, forældet britisk enhed for lysstyrke), der udsendes af et brændende stearinlys. Den moderne definition blev etableret af XVI CGPM i 1979. |
Navne og symboler på grundenhederne samt alle andre SI-enheder er skrevet med små bogstaver (f.eks. måleren og dens symbol m). Denne regel har en undtagelse: Betegnelserne for enheder opkaldt efter navnene på videnskabsmænd er med store bogstaver (for eksempel er amperen angivet med symbolet A).
De resterende SI-enheder er afledte og dannes ud fra de grundlæggende ved hjælp af ligninger, der relaterer til hinanden, de fysiske størrelser, der bruges i SI'en af det internationale system af enheder.
Basisenheden kan også bruges til en afledt mængde af samme dimension . For eksempel er nedbør defineret som kvotienten af volumen divideret med areal, og i SI er udtrykt i meter. I dette tilfælde bruges måleren som den kohærente afledte enhed [2] [til 5] .
Definitionen af SI gennem fiksering af konstanter kræver generelt ikke en sondring mellem grundlæggende og afledte enheder. Denne opdeling bibeholdes dog af historiske årsager og for nemheds skyld [7] .
Siden vedtagelsen af den metriske konvention i 1875 har definitionerne af de grundlæggende måleenheder ændret sig flere gange. Siden redefineringen af måleren (1960) er kilogrammet forblevet den sidste enhed, der ikke er defineret som en egenskab ved naturen, men som en fysisk artefakt. Men da muldvarpen, amperen og candelaen var knyttet til kilogrammet, var de også knyttet til den menneskeskabte standard for kilogrammet. I lang tid har metrologi ledt efter måder at definere kilogram baseret på fundamentale fysiske konstanter , ligesom måleren er defineret ud fra lysets hastighed .
I begyndelsen af det 21. århundrede forberedte International Bureau of Weights and Measures nye definitioner af de grundlæggende SI-enheder, ikke bundet til materielle artefakter ( standarder ). Dette arbejde blev endelig afsluttet i 2018, da nye definitioner af SI og dens basisenheder blev vedtaget på den XXVI General Conference on Weights and Measures. Ændringerne trådte i kraft i 2019.
Definitionerne af de fire grundlæggende SI-enheder har ændret sig væsentligt: kilogram, ampere, kelvin og mol. De nye definitioner af disse enheder er baseret på faste numeriske værdier for følgende grundlæggende fysiske konstanter: henholdsvis Plancks konstant , elementær elektrisk ladning , Boltzmanns konstant og Avogadros tal . Alle disse mængder tildeles nøjagtige værdier baseret på resultaterne af de mest nøjagtige målinger anbefalet af udvalget for data for videnskab og teknologi (CODATA) .
Formelt annullerede de nye definitioner alle tidligere [8] , men de nye definitioner af meter, sekund og candela svarer til de gamle og er kun blevet ændret for at bevare stilens enhed. Definitionerne af måleren og sekundet var allerede forbundet med de nøjagtige værdier af sådanne konstanter som lysets hastighed og størrelsen af spaltningen af cæsiumatomets grundtilstand. Definitionen af candela, selv om den ikke er bundet til nogen fundamental konstant, kan ikke desto mindre også ses som bundet til den nøjagtige værdi af en invariant af naturen.
Ifølge definitionen, der trådte i kraft i 2019, er SI et system af enheder, hvor [9] :